5月13日，環藝所聯合廣州中醫藥大學在The Plant Journal（中科院一區TOP，IF=6.9482）在線發表了題為“High Light Triggers Flavonoid and Polysaccharide Synthesis through DoHY5-Dependent Signaling in Dendrobium officinale”的研究論文，該研究首次揭示了強光誘導鐵皮石斛類黃酮和多糖成分積累的共調控機製。環藝所葉廣英博士和廣州中醫藥大學藥用植物生理生態研究所博士研究生李東曉為共同第一作者，廣州中醫藥大學藥用植物生理生態研究所王宏斌教授和靳紅磊教授為本論文的共同通訊作者，環藝所王再花研究員參與了本項研究。

　　鐵皮石斛是一種重要的藥食兩用植物，富含多種活性物質，其中多糖和黃酮類化合物是鐵皮石斛的重要活性成分，很大程度上決定了其營養品質和經濟價值。生長環境是影響藥用植物品質形成的重要因素，光作為自然界最為重要的環境因子之一，不僅是植物光合作用必需的能量來源，還可以調節植物生長發育及代謝過程。環藝所聯合廣州中醫藥大學王宏斌教授和靳紅磊教授研究團隊，以光對鐵皮石斛品質形成的作用及調控機製為課題進行了研究。

　　鐵皮石斛主要以莖入藥，根據莖顏色不同，有綠莖、紅莖和紫莖之分。研究發現，紅莖和紫莖鐵皮石斛中多糖含量高於綠莖鐵皮石斛。值得注意的是，強光是誘導花青素積累的一種重要環境因素，為了探究強光對於鐵皮石斛莖顏色和花青素積累的影響，研究人員將綠莖鐵皮石斛在強光下進行處理，其莖顏色逐漸由綠色轉變為紅色，類黃酮類成分花青素含量在高光處理下顯著升高；更有趣的是，強光同時可以誘導鐵皮石斛多糖含量的增加，如甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖等單糖單元顯著增加，表明持續強光處理鐵皮石斛可同時促進類黃酮成分花青素和多糖的積累。進一步，通過代謝組學和轉錄組學聯合分析構建了光調控的黃酮類成分花青素和多糖的生物合成途徑。

　　通過雙熒光素酶報告基因和ChIP-qPCR分析發現，鐵皮石斛DoHY5可直接結合花青素生物合成基因（DoF3H1）和多糖生物合成基因（DoGMPP2、DoPMT28）的啟動子，並激活基因表達，從而同時促進鐵皮石斛中花青素和多糖的生物合成。瞬時過表達DoHY5顯著促進強光下花青素和多糖生物合成基因的表達，提高花青素和多糖的含量，沉默DoHY5則相反。該研究揭示了強光同時誘導鐵皮石斛中多糖和類黃酮生物合成的共調控機製，建立了鐵皮石斛莖顏色與品質的共關聯關係，為基於逆境種植鐵皮石斛提升品質提供了理論依據，也為鐵皮石斛遺傳改良提供了重要的基因資源。

　　相關工作得到了國家自然科學基金、廣東特支計劃、廣東省重點領域研發計劃項目等的資助。

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.16284